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El segmento orbital de EE. UU. ( USOS ) es el nombre que se le da a los componentes de la Estación Espacial Internacional (ISS) construida y operada por la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) de los Estados Unidos , la Agencia Espacial Europea (ESA), la Agencia Espacial Canadiense (CSA). ) y la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA). El segmento consta actualmente de once componentes presurizados y varios elementos externos, todos los cuales fueron entregados por el transbordador espacial .

El segmento es monitoreado y controlado desde varios centros de control de misión en todo el mundo, incluido el Centro Espacial Johnson en Houston, Texas , el Centro de Control Columbus en Oberpfaffenhofen , Alemania y el Centro Espacial Tsukuba en Tsukuba , Japón. [ no verificado en el cuerpo ] Sin embargo, depende del Segmento Orbital Ruso para el control de vuelo esencial, el mantenimiento de la posición orbital y los sistemas de soporte vital. [1]

Módulos [ editar ]

Configuración de ISS a agosto de 2019.

El segmento orbital estadounidense consta de 10 módulos presurizados. De estos, siete son habitables y tres están conectando nodos con grandes puertos. Los puertos se utilizan para conectar los módulos entre sí o proporcionar atracaderos y muelles para naves espaciales.

Nodos [ editar ]

Cada uno de los nodos tiene puertos denominados Mecanismos de atraque común (CBM). Los tres nodos tienen 4 puertos alrededor de su exterior y 1 puerto en cada extremo, 6 puertos en total. Además de los 18 puertos en los nodos, hay puertos adicionales en los módulos, la mayoría de estos se utilizan para acoplar módulos, mientras que los puertos CBM no utilizados pueden atracar una de las naves espaciales de reabastecimiento MPLM, HTV, Dragon Cargo o Cygnus. Hay dos adaptadores PMA que cambian los puertos CBM por puertos de acoplamiento , el tipo utilizado por Soyuz, Progress, Automated Transfer Vehicle y el antiguo Space Shuttle.

Unidad [ editar ]

El primer componente del segmento presurizado USOS es el Unity . En el extremo de popa de Unity se encuentra el Adaptador de acoplamiento presurizado (PMA) 1. El PMA-1 conecta Unity con el segmento ruso . Unity también está conectado a la esclusa de aire Quest en el lado de estribor, Tranquility en el lado de babor y el truss Z1 en el cenit . El laboratorio de Destiny se conecta al extremo delantero, lo que lleva al resto de USOS. La unidad también es utilizada por las tripulaciones a bordo de la ISS para comer y compartir un tiempo de inactividad juntos. El nodo Unity fue entregado a la estación por STS-88el 6 de diciembre de 1998 [2].

Armonía [ editar ]

El Harmony es el nodo de conexión central de la USOS. Harmony se conecta al extremo de popa del laboratorio de Destiny , al laboratorio de Kibo al lado de babor y al laboratorio de Columbus al lado de estribor. Los puertos nadir y cenit del nodo Harmony también sirven como puerto de atraque para los vehículos de reabastecimiento de vehículos de transferencia H-II (HTV), Dragon y Cygnus . En el extremo delantero de Harmony está PMA-2, que fue utilizado por los transbordadores espaciales visitantescomo adaptador de apareamiento y para futuras misiones tripuladas a la ISS. El 18 de julio de 2016, a bordo de SpaceX CRS-9, la NASA lanzó el Adaptador de acoplamiento internacional-2, para convertir el adaptador de acoplamiento Shuttle APAS-95 en el Sistema de acoplamiento de la NASA , que se utilizará con SpaceX Dragon 2 y Boeing Starliner . Harmony fue entregada por la misión STS-120 el 23 de octubre de 2007. [3]

Tranquilidad [ editar ]

El nodo Tranquility alberga los sistemas de soporte vital USOS. [4] Tranquility también alberga el módulo Cupola de siete ventanas y el módulo Leonardo en su puerto de avance. El puerto de Tranquility orientado hacia adelante está bloqueado por la estructura de celosía de la estación, mientras que el puerto orientado hacia la popa está libre para su uso. Mientras que el puerto del nadir lo usa la cúpula , el puerto del cenit lo usan algunos equipos de ejercicio dentro del nodo. El puerto de estribor está conectado al nodo 1, y el lado de babor está ocupado por el PMA 3, anteriormente un respaldo para el acoplamiento del transbordador, que recibirá el adaptador de acoplamiento internacional.-3 durante CRS-18, para permitir la conexión con Crew Dragon y Boeing Starliner. El módulo Tranquility fue entregado por STS-130 en febrero de 2010, junto con la Cupola . [5]

Laboratorios [ editar ]

Destino [ editar ]

El laboratorio Destiny es el módulo de laboratorio construido en Estados Unidos. Se utiliza para la investigación médica, de ingeniería, biotecnológica, física, de materiales y de ciencias de la Tierra. Destiny también alberga una estación de trabajo robótica de respaldo y fue el primero de los laboratorios de USOS en entregarse. Fue entregado por STS-98 el 7 de febrero de 2001. [6] El laboratorio de Destiny es administrado por centros de control de misión en Houston , Texas y Huntsville , Alabama .

Colón [ editar ]

Columbus es un módulo de laboratorio construido por la Agencia Espacial Europea . [7] Es sede de investigaciones científicas en fluidos, biología, medicina, materiales y ciencias de la Tierra. Columbus también tiene cuatro ubicaciones de carga útil externas, que se utilizan para exponer experimentos al vacío del espacio. Elmódulo Columbus fue entregado a la ISS por STS-122 el 7 de febrero de 2008. [8] El Centro de Control Columbus , ubicado en Alemania , es responsable del control delmódulo Columbus . [ cita requerida ]

Kibo [ editar ]

Ubicaciones de las ventanas de la Estación Espacial Internacional USOS

El laboratorio de Kibo es el componente japonés del USOS. [9] Kibo tiene cuatro partes principales: el laboratorio de Kibo en sí, un contenedor de carga presurizado, una plataforma científica expuesta y dos brazos robóticos. El módulo es único porque tiene una pequeña esclusa de aire, que se puede usar para pasar cargas útiles a los brazos robóticos o astronautas fuera de la estación. Los brazos robóticos se controlan desde una estación de trabajo dentro del laboratorio. El laboratorio se utiliza para la investigación en medicina, ingeniería, biotecnología, física, ciencia de los materiales y ciencias de la Tierra. El contenedor logístico fue la primera parte de Kibo en llegar. Fue entregado por STS-123 en marzo de 2008. [10] El KiboEl laboratorio en sí fue entregado a la ISS por la misión STS-124 en mayo de 2008. [11] La instalación expuesta fue llevada a la ISS por la misión STS-127 en julio de 2009. [12] El centro de control JEM en Tsukuba, Japón es responsable del control de todos los elementos del laboratorio de Kibo . [ cita requerida ]

Otros módulos [ editar ]

Misión [ editar ]

Búsqueda

La esclusa de aire Quest Joint se utiliza para albergar caminatas espaciales desde el segmento USOS de la ISS. Consta de dos partes principales: la cerradura del equipo y la cerradura de la tripulación. La cerradura del equipo es donde se almacenan las Unidades de Movilidad Extravehicular y se llevan a cabo los preparativos para las caminatas espaciales. La esclusa de la tripulación se despresuriza durante los paseos espaciales. La esclusa de aire Quest fue entregada e instalada por la tripulación del STS-104 en julio de 2001. [13]

Leonardo [ editar ]

El módulo Leonardo , también conocido como Módulo Permanente de Usos Múltiples (PMM), es un módulo utilizado para el espacio de almacenamiento en la ISS. Leonardo se adjunta al lado orientado hacia adelante del nodo Tranquility . El PMM fue entregado a la ISS por la misión STS-133 a principios de 2011. Originalmente el módulo de logística multipropósito (MPLM) Leonardo , se convirtió para permanecer en órbita durante un período de tiempo prolongado antes de ser instalado en la ISS.

Cúpula [ editar ]

La cúpula es un módulo de siete ventanas adjunto al módulo Tranquility . Se utiliza para la observación de la Tierra y alberga algunos equipos de gimnasio. Las siete ventanas tienen cubiertas que se cierran cuando las ventanas no se usan, para proteger la estación del impacto de desechos espaciales. La Cúpula fue entregada junto con el nodo Tranquility por STS-130 en febrero de 2010. [5]

Módulo de actividad expandible de Bigelow [ editar ]

El Módulo de Actividad Expandible de Bigelow (BEAM) es un módulo de estación espacial expandible experimental desarrollado por Bigelow Aerospace , bajo contrato con la NASA, para probar como módulo temporal en la Estación Espacial Internacional (ISS) desde 2016 hasta al menos 2020. Llegó a la ISS el 10 de abril de 2016, [14] fue atracado en la estación el 16 de abril de 2016, y fue ampliado y presurizado el 28 de mayo de 2016.

Adaptador de acoplamiento presurizado [ editar ]

Los adaptadores de acoplamiento presurizados (PMA) sirven como puertos de acoplamiento en la parte USOS de la ISS. Convierte el mecanismo de atraque común estándar en APAS-95 , el sistema de atraque que fue utilizado por el transbordador espacial y el segmento orbital ruso . Actualmente, PMA-1 se utiliza para conectar el nodo Unity con el módulo Zarya en la ISS. El Adaptador de acoplamiento presurizado 2 está ubicado en el extremo delantero de Harmony , mientras que el PMA-3 está ubicado en el puerto cenital del mismo nodo. [15] [ referencia circular ]PMA-2 fue el puerto principal de acoplamiento de Shuttle, siendo PMA-3 su respaldo, usado solo unas pocas veces. Con el nuevo Programa Comercial de Tripulación y el retiro de la flota de Transbordadores, la NASA construyó el Adaptador de Acoplamiento Internacional para convertir PMA-2 y PMA-3 en el Sistema de Acoplamiento de la NASA . Se suponía que IDA-1 se acoplaría con PMA-2, pero se perdió en la falla de lanzamiento de SpaceX CRS-7 . Por lo tanto, IDA-2, que fue traído por SpaceX CRS-9 y se suponía que se acoplaría a PMA-3, se cambió a PMA-2. IDA-3, el reemplazo del IDA-1 perdido, se lanzó en julio de 2019 en SpaceX CRS-18 y estaba atracado en PMA-3. PMA-1 y PMA-2 se entregaron con el nodo Unity en STS-88 en diciembre de 1998. [2]El tercer PMA fue entregado por STS-92 el 11 de octubre de 2000. [16]

Elementos externos [ editar ]

Estructura de celosía integrada [ editar ]

Imagen tomada durante STS-122 en 2008 que muestra un segmento ITS con un panel solar conectado en un extremo.

La Estructura de Truss Integrada (ITS) alberga equipos vitales en el exterior de la ISS. [17] A cada segmento de celosía se le asigna una designación de P o S, que indica si el segmento está en el lado de babor o estribor, y un número que indica su posición en su lado respectivo. El sistema de truss en sí consta de 12 segmentos en total, cuatro en cada lado y un segmento central, que están conectados a la ISS mediante puntos de conexión en el módulo Destiny . [18] La decimotercera pieza, conocida como segmento de celosía Zenith-1 (Z1), se adjunta al módulo Unity y se usó originalmente para sostener los paneles solares P6 para proporcionar energía al USOS. El segmento Z1 ahora alberga el Kantenas de banda en U y sirve como un punto de enrutamiento para los cables de alimentación y de datos en el exterior de la ISS. La estructura de armadura integrada está hecha de acero inoxidable , titanio y aluminio.. Tiene aproximadamente 110 metros de largo y alberga cuatro conjuntos de paneles solares. Cada conjunto de matrices solares contiene cuatro matrices para un total de 16 matrices solares. Cada uno de los cuatro conjuntos de matrices también tiene un sistema de enfriamiento asociado y un radiador para enfriar el equipo de suministro de energía. La estructura de celosía integrada también alberga el sistema de enfriamiento principal de la ISS, que consta de dos bombas, dos conjuntos de radiadores y dos conjuntos de tanques de amoníaco y dos de nitrógeno. También hay varios puntos de conexión de carga útil ubicados en la estructura de armadura integrada. Estos puntos albergan las plataformas de estiba externas , los transportistas logísticos externos, el espectrómetro magnético alfa y el sistema de base móvil para el Canadarm2 . El truss Z1 fue entregado por el STS-92misión en octubre de 2000. [16] El segmento P6 se ​​instaló en STS-97 en diciembre de 2000. [19] El truss S0 se entregó a la ISS en STS-110 , [20] con el segmento S1 siguiendo en STS-112 . [21] El segmento P1 del truss fue llevado a la ISS por STS-113 , [22] seguido por el segmento P3 / P4 en STS-115 , [23] y el segmento P5 en STS-116 . [24] El segmento de celosía S3 / S4 fue entregado por STS-117 , [25] seguido por el segmento S5 STS-118 .[26] El último componente del segmento de truss, el segmento S6, fue entregado por STS-119 . [27]

Plataforma de estiba externa [ editar ]

Las Plataformas de Estiba Externa (ESP), son una serie de plataformas que se utilizan para almacenar Unidades de Reemplazo Orbital (ORU) en la ISS. Los ESP proporcionan energía a las ORU pero no permiten el manejo de comandos y datos. La plataforma de almacenamiento externa 1 está ubicada en el lado de babor del laboratorio Destiny y fue entregada en la misión STS-102 en marzo de 2001. [28] El ESP-2 está ubicado en el lado de babor de la esclusa de aire Quest y fue llevado a la ISS por la tripulación del STS-114 en 2005. [29] El ESP-3 está ubicado en el segmento de celosía de Starboard 3 (S3) y fue entregado a la ISS en la misión STS-118 en agosto de 2007. [26]

Transportista logístico EXPRESS [ editar ]

ELC-2 en la estructura de celosía

Los transportadores logísticos ExPRESS (ELC) son similares a la plataforma de estiba externa, pero están diseñados para transportar más carga. A diferencia de los ESP, los ELC permiten el manejo de comandos y datos. Utilizan una estructura de rejilla de acero donde se montan contenedores externos, cargas útiles y giroscopios; y se pueden adaptar experimentos científicos. Algunos componentes de ELC han sido construidos por la Agencia Espacial Brasileña . [30] Los transportadores logísticos ExPRESS 1, ubicados en el truss inferior P3, y el ELC 2, ubicado en el truss superior S3, fueron entregados por la misión STS-129 en noviembre de 2009. [31] El ELC-3 fue llevado a la ISS por la tripulación STS-134 , se encuentra en el truss superior P3. [32]El ELC-4 se entregó e instaló en el segmento de celosía inferior S3, durante la misión STS-133 . [33]

Espectrómetro magnético alfa 2 [ editar ]

El espectrómetro magnético alfa (AMS) es un experimento de física de partículas que se monta en el segmento de celosía S3. El AMS está diseñado para buscar materia oscura y antimateria . Quinientos científicos de 56 instituciones diferentes y 16 países participaron en el desarrollo y construcción del AMS. El espectrómetro magnético Alfa fue entregado por la tripulación del STS-134. [32]

Sistema de servicio móvil [ editar ]

Los componentes del MSS fueron suministrados por la Agencia Espacial Canadiense junto con MDA Space Missions . El transportador móvil que lleva el sistema base móvil fue diseñado y construido por Northrop Grumman bajo contrato con la NASA.

Canadarm2 [ editar ]

El componente principal del sistema de servicio móvil es el Canadarm2 , también conocido como Sistema de manipulación remota de la estación espacial (SSRMS). El brazo es capaz de mover cargas útiles grandes y pesadas que los astronautas no pueden manejar durante una caminata espacial. El brazo tiene una capacidad de carga útil de 116.000  kg (256.000  lb ) y 7 grados de libertad. [34] Canadarm2 también es capaz de cambiar dónde está estacionado y qué extremo se usa. Hay accesorios de agarre para Candarm2 en el laboratorio de Destiny , el nodo Harmony , el nodo Unity y el sistema base móvil. Se instala un dispositivo de agarre en el módulo Zarya, pero no tiene cables de datos conectados. Una vez que estos cables estén conectados, el Canadarm2 podrá posicionarse en el exterior de Zarya y podrá soportar Actividad Extravehicular (EVA) en las cercanías del Segmento Orbital Ruso (ROS). El Canadarm2 fue ensamblado e instalado por la tripulación del STS-100 a principios de 2001. [35]

Manipulador diestro de propósito especial [ editar ]

El manipulador diestro de propósito especial (SPDM), también conocido como Dextre, es un robot de dos brazos que se puede conectar a la ISS, el sistema de base móvil o Canadarm2. Dextre es capaz de realizar tareas que de otro modo requerirían que las realizara un astronauta. Estas tareas incluyen cambiar las unidades de reemplazo orbitales o mover las ORU de sus ubicaciones de almacenamiento al lugar donde se instalarán. El uso de Dextre puede reducir el tiempo de preparación necesario para realizar ciertas tareas y brindar a los astronautas la capacidad de invertir más tiempo en la realización de otras tareas. El dispositivo de agarre principal de Dextre se encuentra en el laboratorio de Destiny , pero también se puede montar en cualquier dispositivo de agarre motorizado en la ISS. Tiene una capacidad de carga útil de 600 kg (1300 lb) y 15 grados de libertad.[34] Dextre fue entregado a la ISS por STS-123 . [10]

Sistema base móvil [ editar ]

El Mobile Base System (MBS) es un dispositivo similar a un vagón de ferrocarril instalado en la estructura de celosía integrada de la ISS. Pesa 886  kg (1953  lb ) y tiene una capacidad de carga útil de 20,954 kg (46,196 lb). [36] El MBS puede moverse desde los segmentos de celosía de estribor 3 (S3) a puerto 3 (P3) y tiene una velocidad máxima de 2,5  cm / s (0,082  pies / s ). El MBS tiene cuatro PDGF que se pueden usar como soportes para el Canadarm2 y Dextre , así como un alojamiento de unidad de reemplazo orbital / de carga útil (POA), para contener cargas útiles y unidades de reemplazo orbital.(ORU). El MBS también tiene un sistema de conexión común, para sujetar una barra de captura especial en cargas útiles. También tiene su propia computadora principal y unidades de distribución de video, y módulos de control remoto de energía. [37] El MBS se entregó en STS-111 en junio de 2002. [38]

Conjunto de brazo de ISS mejorado [ editar ]

El conjunto de pluma ISS mejorado se utiliza para ampliar el alcance de Canadarm2 y proporciona una capacidad de inspección detallada. Hay láseres y cámaras al final del brazo capaces de grabar a una resolución de unos pocos milímetros. El brazo también está equipado con pasamanos, por lo que puede ayudar a los caminantes espaciales durante los EVA, como se hizo en STS-120 para reparar los paneles solares.

Módulos propuestos [ editar ]

Hay varios módulos propuestos para ampliar el segmento orbital de EE. UU.

Módulos de extensión de habitación [ editar ]

Los módulos de extensión de habitación (HEM) se refieren a módulos propuestos construidos en Gran Bretaña diseñados para conectarse al módulo Tranquility de la Estación Espacial Internacional . Fueron concebidos por un consorcio de ingenieros y científicos dirigido por Mark Hempsell , ingeniero aeronáutico de la Universidad de Bristol . La propuesta no cuenta con el apoyo formal del gobierno británico, desde enero de 2008 . Si se financiaban, los módulos debían lanzarse en algún momento de 2011. [39]

Nodo 4 [ editar ]

El concepto artístico del Nodo 4 con módulo inflable

El nodo 4, también conocido como Docking Hub System (DHS), fue un módulo propuesto que se habría construido utilizando el artículo de prueba estructural del nodo (STA) y acoplado al puerto de avance del módulo Harmony . El artículo de prueba estructural se creó para facilitar las pruebas del hardware de ISS y estaba destinado a convertirse en el Nodo 1. Sin embargo, durante la construcción, se descubrieron fallas de diseño estructural. El Nodo 2 en construcción pasó a llamarse Nodo 1 y el STA (ex-Nodo 1) se almacenó en el Centro Espacial Kennedy (KSC). [40]

En 2011, la NASA estaba considerando un esfuerzo de diseño y desarrollo de 40 meses para el Nodo 4 que resultaría en su lanzamiento a fines de 2013. [41] Dado que el programa del Transbordador Espacial fue retirado, se tomó la decisión de construir y lanzar el Nodo 4, habría sido lanzado por un vehículo de lanzamiento Atlas V o Delta IV Heavy . [41]

Demostración de centrifugadoras [ editar ]

Para evaluar y caracterizar las influencias y los efectos de la centrífuga en relación con las reacciones humanas, las respuestas mecánicas dinámicas y las influencias, la demostración de la centrífuga Nautilus-X se probaría en la ISS.

Si se hubiera producido, esta centrífuga habría sido la primera demostración en el espacio de escala suficiente para efectos artificiales de G parcial . [42] El demostrador se enviaría utilizando un solo vehículo de lanzamiento Delta IV Heavy o Atlas V. El costo total de un demostrador de este tipo estaría entre 83 millones y 143 millones de dólares.

XBASE [ editar ]

En agosto de 2016, Bigelow Aerospace negoció un acuerdo con la NASA para desarrollar un prototipo terrestre de tamaño completo Deep Space Habitation basado en el B330 bajo la segunda fase de Next Space Technologies for Exploration Partnerships . El módulo se llama Mejora de la Estación Avanzada Bigelow Expandible (XBASE), ya que Bigelow espera probar el módulo adjuntándolo a la Estación Espacial Internacional. [43] [44]

Espacio Axiom [ editar ]

El 27 de enero de 2020, la NASA anunció que había dado permiso a Axiom Space para lanzar hasta tres módulos para conectarlos a la Estación Espacial Internacional. El primer módulo podría lanzarse en 2024; Actualmente se propone que el primer módulo esté acoplado al puerto de avance del módulo Harmony , aunque eso requeriría la reubicación de PMA-2 e IDA-2 . Axiom Space planea adjuntar hasta dos módulos adicionales a su primer módulo principal y enviar astronautas privados para habitar los módulos. [45] Tras la retirada de la ISS, el módulo Axiom se unirá con elementos adicionales, incluido un módulo térmico y de energía con una esclusa de aire, que en conjunto funcionarán como la Estación Espacial Comercial Axiom. [46]

Operación [ editar ]

El control operativo del segmento orbital estadounidense de la EEI lo realiza la NASA, la agencia que administra la parte civil del programa espacial del gobierno de los EE . UU .

En los primeros años de la operación de la ISS a partir de 2000, [47] todo el trabajo en el segmento orbital de EE. UU. Fue realizado por astronautas de la NASA, aunque algunos astronautas capacitados por la NASA eran empleados de agencias espaciales gubernamentales no estadounidenses, y toda la carga y El transporte de la tripulación a la estación espacial fue manejado por naves espaciales propiedad de la NASA, específicamente, por el transbordador espacial . A partir de finales de la década de 2000, la NASA comenzó a contratar servicios comerciales para transportar carga a la estación espacial [48] con servicios a partir de 2012. [49] Para 2020, los vuelos comerciales operativos también manejaban el transporte de la tripulación ISS USOS . [50]

En 2010, la NASA comenzó a abrir una cantidad limitada de espacio y tiempo de astronauta en el segmento orbital de EE. UU. Para uso comercial. En 2005, el Congreso de los EE. UU. Autorizó que uno de los varios laboratorios nacionales de EE. UU. Existiera a bordo de la ISS y que allí se pudieran realizar investigaciones comerciales. El Centro para el Avance de la Ciencia en el Espacio (CASIS) se creó para operar el laboratorio. En septiembre de 2009, Nanoracks firmó el primer contrato con la NASA para utilizar el espacio de laboratorio en órbita, y tuvo su primer laboratorio en la Estación Espacial en abril de 2010. [51] Le siguieron otras compañías, [ cita requerida ] sin embargo, el espacio comercial y los experimentos comerciales en la ISS siempre han sido limitados, con la mayor parte del espacio de segmentos orbitales y los experimentos reservados para uso directo de la NASA.

Los precios que deben pagar las empresas comerciales que utilizan el Laboratorio Nacional ISS en USOS fueron fuertemente subsidiados desde 2010 hasta principios de 2021. A partir de marzo de 2021, se eliminó el subsidio y la NASA aumentó los precios para aproximar el "reembolso total por el valor de los recursos de la NASA". " [52]

La NASA publicó una "Política de precios comerciales y de marketing" a partir de 2019. [53] Los precios históricos y los precios actuales que se ofrecen para los servicios en los EE. UU. Son: [54]

Ver también [ editar ]

  • NASA X-38 , vehículo de retorno de la tripulación cancelado
  • Vehículo de retorno de la tripulación propuesto por NASA HL-20 / Dream Chaser
  • Segmento orbital ruso

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

  • Concepto de avión espacial de Orbital Sciences